Уран на завтрак и обед: в старой советской шахте обнаружены загадочные бактерии
В подземных водах, затопивших одну из крупнейших в мире урановых шахт Шлема-Альберода на востоке Германии, ученые открыли нечто неожиданное. Там, где концентрация радиоактивного металла смертельна для большинства форм жизни, процветает целая экосистема микробов. И эти микроорганизмы не просто выживают в ядовитой среде: они «пожирают» уран, преобразуя его в стабильное химическое вещество. Но как именно бактериям удается обезвреживать смертельно опасный элемент и может ли это открытие помочь очистить ядерные загрязнения по всему миру?
Шахта Шлема-Альберода, принадлежавшая компании Wismut GmbH, на протяжении десятилетий была сердцем уранодобывающей промышленности ГДР. После объединения Германии в 1990 году объект был закрыт, но на этом история его закончилась. Затопленная грунтовыми водами, шахта превратилась в гигантский подземный резервуар, наполненный растворенным ураном. Сегодня там ведутся дорогостоящие и трудоемкие работы по рекультивации, требующие постоянной откачки воды.

Шахта 371 в Хартенштейне (Рудные горы), бывшая главная шахта Wismut GmbH
Необработанный уран чрезвычайно радиоактивен. Его попадание в организм, например, с загрязненной питьевой водой, способно причинит серьезный вред здоровью человека и животных. Однако, как выяснили микробиологи и экологи из Центра имени Гельмгольца (Германия) и университета Гранады (Испания), некоторые организмы нашли способ существовать в этой смертоносной среде.
Вода в шахте оказалась домом для целого сообщества микробов, которые не только не погибают под воздействием радиации, но и интенсивно… перерабатывают уран. Именно эта особенность привлекла внимание исследователей.
Ученые решили смоделировать условия, максимально приближенные к тем, в каких живут загадочные микроорганизмы. Для этого научный коллектив взял воду в очистных сооружениях шахты Шлема-Альберода. Затем в лаборатории была организована бескислородная среда: именно в такой на глубине около двух километров живут эти бактерии.
Чтобы проверить свою гипотезу, команда ученых добавила в шахтную воду с бактериями глицерин. Этот источник углерода должен был стать микробов питательной средой. Надо сказать, что результат не заставил себя долго ждать. Уже на первый день инкубации вода в пробирках приобрела характерный желтый оттенок. Но самое интересное произошло спустя 130 дней: на дне емкостей образовался черный осадок, а вода над ним стала кристально прозрачной.

Образование различных наночастиц в клеточных мембранах бактерий из шахтных вод
Исследование выявило: микробы использовали глицерин как топливо, запустив необычный химический процесс. Они преобразовали растворенный в воде уран в пятивалентное соединение. В естественных условиях этот тяжелый металл обычно представлен в валентностях 4 или 6. Пятивалентный уран — крайне редкое и нестабильное вещество, существующее лишь доли секунды.
Но, «попав в руки» микроорганизмов, нестабильный пятивалентный уран вступил в реакцию с железом и кислородом и образовал прочное соединение FeU(V)O4. Ученым это вещество было известно, но они и представить не могли, что оно может формироваться в природе, да еще и при непосредственном участии бактерий.
Снимки, сделанные с помощью микроскопа, показали, что наночастицы урана скапливаются прямо на клеточных мембранах бактерий. Микробы не просто абсорбируют токсичный элемент: они интегрируют его в свои клеточные стенки, превращая подвижный и опасный уран в неподвижное минеральное соединение.
Итак, спустя 130 дней эксперимента в образцах воды осталось лишь около 5% от первоначального количества растворенного урана. Остальные 95% металла оказались связаны в стабильные минералы, которые больше не представляют угрозы для окружающей среды.
Открытие имеет далеко идущие последствия. Загрязнение радиоактивным ураном — это глобальная проблема. В США, Индии, Канаде, Франции, Южной Африке и Австралии содержание этого металла в поверхностных и грунтовых водах регулярно превышает допустимую норму в 0,03 миллиграмма на литр. Традиционные методы очистки воды дороги и часто приводят к образованию вторичных отходов. А потом тот же токсичный шлам тоже надо как-то утилизировать.

Вода в начале эксперимента и через 130 дней. На дно выпало ураносодержащее вещество
Биоремедиация — это способ, когда для очистки воды или почвы в дело идут бактерии, грибы или растения. Учёные уже 30 лет присматриваются к этому способу, так как он может здорово сэкономить деньги. На практике метод уже проверили: с его помощью удалось сильно уменьшить количество урана в воде, и при этом не появилось никакой новой опасной «химии».
Теперь ученые знают, как бактерии могут «успокоить» опасный уран. И хотя это только первый эксперимент, исследователи уверены, что новый метод применим и к другим грязным водам по всему миру. Бактерии из старой советской шахты могут стать неожиданными союзниками в борьбе с ядерным загрязнением планеты.
Наследие холодной войны
Шахта Шлема-Альберода, принадлежавшая компании Wismut GmbH, на протяжении десятилетий была сердцем уранодобывающей промышленности ГДР. После объединения Германии в 1990 году объект был закрыт, но на этом история его закончилась. Затопленная грунтовыми водами, шахта превратилась в гигантский подземный резервуар, наполненный растворенным ураном. Сегодня там ведутся дорогостоящие и трудоемкие работы по рекультивации, требующие постоянной откачки воды.

Шахта 371 в Хартенштейне (Рудные горы), бывшая главная шахта Wismut GmbH
Необработанный уран чрезвычайно радиоактивен. Его попадание в организм, например, с загрязненной питьевой водой, способно причинит серьезный вред здоровью человека и животных. Однако, как выяснили микробиологи и экологи из Центра имени Гельмгольца (Германия) и университета Гранады (Испания), некоторые организмы нашли способ существовать в этой смертоносной среде.
Вода в шахте оказалась домом для целого сообщества микробов, которые не только не погибают под воздействием радиации, но и интенсивно… перерабатывают уран. Именно эта особенность привлекла внимание исследователей.
Ученые решили смоделировать условия, максимально приближенные к тем, в каких живут загадочные микроорганизмы. Для этого научный коллектив взял воду в очистных сооружениях шахты Шлема-Альберода. Затем в лаборатории была организована бескислородная среда: именно в такой на глубине около двух километров живут эти бактерии.
Алхимия на дне пробирки
Чтобы проверить свою гипотезу, команда ученых добавила в шахтную воду с бактериями глицерин. Этот источник углерода должен был стать микробов питательной средой. Надо сказать, что результат не заставил себя долго ждать. Уже на первый день инкубации вода в пробирках приобрела характерный желтый оттенок. Но самое интересное произошло спустя 130 дней: на дне емкостей образовался черный осадок, а вода над ним стала кристально прозрачной.

Образование различных наночастиц в клеточных мембранах бактерий из шахтных вод
Исследование выявило: микробы использовали глицерин как топливо, запустив необычный химический процесс. Они преобразовали растворенный в воде уран в пятивалентное соединение. В естественных условиях этот тяжелый металл обычно представлен в валентностях 4 или 6. Пятивалентный уран — крайне редкое и нестабильное вещество, существующее лишь доли секунды.
Но, «попав в руки» микроорганизмов, нестабильный пятивалентный уран вступил в реакцию с железом и кислородом и образовал прочное соединение FeU(V)O4. Ученым это вещество было известно, но они и представить не могли, что оно может формироваться в природе, да еще и при непосредственном участии бактерий.
Снимки, сделанные с помощью микроскопа, показали, что наночастицы урана скапливаются прямо на клеточных мембранах бактерий. Микробы не просто абсорбируют токсичный элемент: они интегрируют его в свои клеточные стенки, превращая подвижный и опасный уран в неподвижное минеральное соединение.
Новый метод для всего мира
Итак, спустя 130 дней эксперимента в образцах воды осталось лишь около 5% от первоначального количества растворенного урана. Остальные 95% металла оказались связаны в стабильные минералы, которые больше не представляют угрозы для окружающей среды.
Открытие имеет далеко идущие последствия. Загрязнение радиоактивным ураном — это глобальная проблема. В США, Индии, Канаде, Франции, Южной Африке и Австралии содержание этого металла в поверхностных и грунтовых водах регулярно превышает допустимую норму в 0,03 миллиграмма на литр. Традиционные методы очистки воды дороги и часто приводят к образованию вторичных отходов. А потом тот же токсичный шлам тоже надо как-то утилизировать.

Вода в начале эксперимента и через 130 дней. На дно выпало ураносодержащее вещество
Биоремедиация — это способ, когда для очистки воды или почвы в дело идут бактерии, грибы или растения. Учёные уже 30 лет присматриваются к этому способу, так как он может здорово сэкономить деньги. На практике метод уже проверили: с его помощью удалось сильно уменьшить количество урана в воде, и при этом не появилось никакой новой опасной «химии».
Теперь ученые знают, как бактерии могут «успокоить» опасный уран. И хотя это только первый эксперимент, исследователи уверены, что новый метод применим и к другим грязным водам по всему миру. Бактерии из старой советской шахты могут стать неожиданными союзниками в борьбе с ядерным загрязнением планеты.
- Ольга Смольникова
- sciencealert.com, wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
На Марс можно слетать только раз в жизни. Да и то, космонавту придется удалить 30–40 органов
Почему российский ученый назвал полет к Красной планете настоящим преступлением?...
Что рассказала могила Беринга? И почему знаменитый портрет мореплавателя вообще неправильный?
Как исследование 1991 году разрушило факты, которые 250 лет подряд считались незыблемыми...
Роковой «браунинг» №389965: почему пистолет, из которого должны были ликвидировать Сталина, в итоге выстрелил в Николая II?
Это, пожалуй, самый ироничный эпизод в истории России нового времени...
Пугающая Европа: ученые рассказали, зачем 5000 лет назад испанцы ели друг друга
Оказалось, что древние жители юга Испании практиковали каннибализм по-разному, но делали это поголовно...
Антарктическая аномалия: ученые выяснили, почему масса льда на Шестом континенте увеличилась на колоссальные 700 миллиардов тонн
Эксперты предупреждают: радоваться рано. Возможно, это всего лишь временное затишье перед опасной бурей...
Азовское море наступает: российские ученые нашли причины стремительного разрушения берегов
Как оказалось, глобальное потепление и подъем Мирового океана тут вообще ни при чем...
Копал бомбоубежище для семьи, а нашел древние артефакты и сокровища
Эксперты считают, что найденные предметы имеют связь с Эблой, одним из крупнейших мегаполисов бронзового века...
NASA обнаружило на Марсе странные ямы: ученые теряются в догадках, как они образовались
За 14 лет на Красной планете Curiosity видел много интересного, но этот случай, похоже, самый загадочный...
Выброс на Солнце 1000 лет назад раскроет одну из главных тайн викингов?
Скандинавы на несколько веков опередили Колумба в открытии Северной Америки, но определить точный год их прибытия оказалось гораздо сложнее...
Китай — это не Америка: почему больше половины детей в КНР хотят стать космонавтами, а не блогерами, как в США?
Эксперты говорят: советский драйв 30-60-х годов плюс рынок и четкое планирование сверху — вот лицо нового китайского чуда...
Идеальное ДНК-алиби: как современные криминалисты ломают феномен однояйцовых близнецов
Дорого, долго и технически очень сложно, но это единственный способ вывести на чистую воду, казалось бы, неуязвимых преступников...
Динозавры делали... инкубаторы: именно так, согласно последним открытиям, они захватили холодные регионы
Придется признать, что некоторые ящеры не так зависели от тепла, как считалось...